10.1  計算機網(wǎng)絡概述
  10.1.1  計算機網(wǎng)絡發(fā)展
  自從1946年世界上第一臺電子計算機ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)問世以來，隨著計算機技術的發(fā)展，以計算機為主體的各種遠程信息處理技術應運而生，計算機與通信的結合也在不斷發(fā)展。計算機網(wǎng)絡就是計算機學科與通信學科緊密結合的產(chǎn)物。
  計算機網(wǎng)絡的發(fā)展主要經(jīng)歷了以下四個階段。
  第一階段：計算機技術與通信技術相結合，形成計算機網(wǎng)絡的雛形。
  任何一種新技術的出現(xiàn)都必須具備兩個條件，即強烈的社會需求與先期技術的成熟。計算機網(wǎng)絡技術的形成與發(fā)展也證實了這條規(guī)律。1946年世界上第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC在美國誕生時，計算機技術與通信技術并沒有直接的聯(lián)系。50年代初，由于美國軍方的需要，美國半自動地面防空系統(tǒng)SAGE進行了計算機技術與通信技術相結合的嘗試。它將遠程雷達與其他測量設施測到的信息通過總長度達到241萬千米的通信線路與一臺IBM計算機連接，進行集中的防空信息處理與控制。這就是典型的以單計算機為中心形成的聯(lián)機網(wǎng)絡，如圖10.1所示。

  1969年美國國防部高級研究計劃署(ARPA：Advanced Research Projects Agency)提出將多個大學、公司和研究所的多臺計算機互連成為計算機－計算機網(wǎng)絡。網(wǎng)絡用戶可以通過計算機使用本地計算機的軟硬件與數(shù)據(jù)資源，也可以使用連網(wǎng)的其他地方計算機軟硬件與數(shù)據(jù)資源，以達到計算機資源共享的目的。1969年ARPANet只有4個節(jié)點，1973年發(fā)展到40個節(jié)點，1983年已經(jīng)達到100多個節(jié)點。ARPANet通過有線、無線與衛(wèi)星通信線路，使網(wǎng)絡覆蓋了從美國本土到歐洲與夏威夷的廣闊地域。
  ARPANet是計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展的一個重要的里程碑，它對發(fā)展計算機網(wǎng)絡技術的主要貢獻表現(xiàn)在以下幾個方面：
  (1) 第一個采用以分組的方式在網(wǎng)絡中進行交換和傳輸；
  (2) 首次提出數(shù)據(jù)以無連接的方式進行傳輸；
  (3) 分組在網(wǎng)絡中以自適應選路方式傳輸?shù)侥康亩耍?br/>  (4) 提出了資源子網(wǎng)、通信子網(wǎng)的兩級網(wǎng)絡結構的概念。
  ARPA網(wǎng)絡研究成果對推動計算機網(wǎng)絡發(fā)展的意義是深遠的。在它的基礎之上，七、八十年代計算機網(wǎng)絡發(fā)展十分迅速，出現(xiàn)了大量的計算機網(wǎng)絡。

  計算機網(wǎng)絡的資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)的結構使網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)通信有了清晰的功能界面。計算機網(wǎng)絡可以分成資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)來組建。通信子網(wǎng)可以是專用的，也可以是公用的。為每一個計算機網(wǎng)絡都建立一個專用通信子網(wǎng)的方法顯然是不可取的，因為專用通信子網(wǎng)造價很高，線路利用率低，重復組建通信子網(wǎng)投資很大，同時也沒有必要。隨著計算機網(wǎng)絡與通信技術的發(fā)展，20世紀70年代中期世界上便出現(xiàn)了由郵電部門統(tǒng)一組建和管理的公用通信子網(wǎng)，即公用數(shù)據(jù)網(wǎng)PDN。早期的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)采用模擬通信的電話通信網(wǎng)，新型的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)采用數(shù)字傳輸技術和報文分組交換方法。典型的公用分組交換數(shù)據(jù)有美國的TELENet、加拿大的DATAPAC、法國的TRANSPAC、英國的PSS、日本的DDX等。公用分組交換網(wǎng)的組建為計算機網(wǎng)絡的發(fā)展提供了良好的外部通信條件。
  以上我們講的是利用遠程通信線路組建的遠程計算機網(wǎng)絡，也稱為廣域網(wǎng)(WAN：Wide Area Network)。隨著計算機的廣泛應用，局部地區(qū)計算機連網(wǎng)的需求日益強烈。20世紀70年代初，一些大學和研究所為實現(xiàn)實驗室或校園內多臺計算機共同完成科學計算和資源共享的目的，開始了局部計算機網(wǎng)絡的研究。1972年美國加州大學研制了Newhall環(huán)網(wǎng)；1976年美國XEROX公司研究了總線拓撲的實驗性 Ethernet 網(wǎng)；1974年英國劍橋大學研制了Cambridge ring網(wǎng)。這些都為20世紀80年代多種局部網(wǎng)絡產(chǎn)品的出現(xiàn)提供了理論研究與實現(xiàn)技術的基礎，對局部網(wǎng)絡技術的發(fā)展起到了十分重要的作用。
  與此同時，一些大的計算機公司紛紛開展了計算機網(wǎng)絡研究與產(chǎn)品開發(fā)工作，提出了各種網(wǎng)絡體系結構與網(wǎng)絡協(xié)議，如IBM公司的SNA(System Network Architecture)、DEC公司的DNA(Digital Network Architecture)與UNIVAC公司的DCA(Distributed Computer Architecture)。
  第二階段：在計算機通信網(wǎng)絡的基礎上，完成網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議的研究，形成了計算機網(wǎng)絡。
  計算機網(wǎng)絡發(fā)展第二階段所取得的成果對推動網(wǎng)絡技術的成熟和應用極其重要，它研究的網(wǎng)絡體系結構與網(wǎng)絡協(xié)議的理論成果為以后網(wǎng)絡理論的發(fā)展奠定了基礎。很多網(wǎng)絡系統(tǒng)經(jīng)過適當修改與充實后仍在廣泛使用。目前國際上應用廣泛的Internet網(wǎng)絡就是在ARPANet的基礎上發(fā)展起來的。但是，20世紀70年代后期人們已經(jīng)看到了計算機網(wǎng)絡發(fā)展中出現(xiàn)的危機，那就是網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議標準的不統(tǒng)一限制了計算機網(wǎng)絡自身的發(fā)展和應用。網(wǎng)絡體系結構與網(wǎng)絡協(xié)議標準必須走國際標準化的道路。
  第三階段：在解決計算機連網(wǎng)與網(wǎng)絡互連標準化問題的背景下，提出開放系統(tǒng)互連參考模型與協(xié)議，促進了符合國際標準的計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展。
  計算機網(wǎng)絡發(fā)展的第三階段加速了體系結構與協(xié)議國際標準化的研究與應用。國際標準化組織ISO的計算機與信息處理標準化技術委員會TC 97成立了一個分委員會SC16，研究網(wǎng)絡體系結構與網(wǎng)絡協(xié)議國際標準化問題。經(jīng)過多年卓有成效的工作，ISO正式制定、頒布了“開放系統(tǒng)互連參考模型”(OSI RM：Open System Interconnection Reference Model)，即ISO/IEC 7498國際標準。ISO/OSI RM 已被國際社會所公認，成為研究和制定新一代計算機網(wǎng)絡標準的基礎。20世紀80年代，ISO與ITU等組織為參考模型的各個層次制定了一系列的協(xié)議標準，組成了一個龐大的OSI基本協(xié)議集。我國也于1989年在《經(jīng)濟系統(tǒng)設計與應用標準化規(guī)范》中明確規(guī)定選定OSI標準作為我國網(wǎng)絡建設標準。ISO/OSI RM及標準協(xié)議的制定和完善正在推動計算機網(wǎng)絡朝著健康的方向發(fā)展。很多大的計算機廠商相繼宣布支持OSI標準，并積極研究和開發(fā)符合OSI標準的產(chǎn)品。各種符合OSI RM與協(xié)議標準的遠程計算機網(wǎng)絡、局部計算機網(wǎng)絡與城市地區(qū)計算機網(wǎng)絡已開始廣泛應用。隨著研究的深入，OSI標準將日趨完善。
  如果說遠程計算機網(wǎng)絡擴大了信息社會中資源共享的范圍，那么局部網(wǎng)絡則增強了信息社會中資源共享的深度。遠程連網(wǎng)技術與微型機的廣泛應用推動了局部網(wǎng)絡技術研究的發(fā)展。
  第四階段：計算機網(wǎng)絡向互連、高速、智能化方向發(fā)展，并獲得廣泛的應用。
  進入20世紀80年代末期以來，在計算機網(wǎng)絡領域最引人注目的就是起源于美國的ARPANet，已經(jīng)發(fā)展成世界上規(guī)模最大和增長速度最快的國際性計算機互連網(wǎng)絡——Internet。Internet迅猛發(fā)展的原因是歐洲原子核研究組織CERN開發(fā)的萬維網(wǎng)WWW(World Wide Web)使用在Internet上，大大方便了廣大非網(wǎng)絡專業(yè)人員對網(wǎng)絡的使用，成為Internet的這種指數(shù)級增長的主要動力。
  Internet是覆蓋全球的信息基礎設施之一，對于用戶來說，它像是一個龐大的遠程計算機網(wǎng)絡。用戶可以利用Internet實現(xiàn)全球范圍的電子郵件、電子傳輸、信息查詢、語音與圖像通信服務功能。實際上Internet是一個用路由器(Router)實現(xiàn)多個遠程網(wǎng)和局域網(wǎng)互連的網(wǎng)際網(wǎng)，它將對推動世界經(jīng)濟、社會、科學、文化的發(fā)展產(chǎn)生不可估量的作用。
  計算機網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展和廣泛應用必將對21世紀的經(jīng)濟、教育、科技、文化的發(fā)展產(chǎn)生重要影響。

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